Как определяется время


Люди начали измерять время сравнительно недавно по отношению ко всей нашей долгой истории. Желание синхронизировать наши действия пришло около 5000-6000 лет назад, когда наши кочевые предки начали заселять земли и строить цивилизации. До этого мы разделяли время только на день и ночь, а именно: яркие дни для охоты и работы, а темные ночи для сна. Но с тех пор, как люди стали чувствовать необходимость координировать свои действия для проведения общественных собраний и аналогичных мероприятий, они посчитали нужным ввести систему измерения времени.

Безусловно, ученые скажут вам, что мы обманываем себя, когда полагаем, что мы действительно отслеживаем время. «Различие между прошлым, настоящим и будущим – это всего лишь стойкая иллюзия», — говорил Альберт Эйнштейн. Его ежедневные прогулки возле башни с часами в Берне (Швейцария), привели ученого к некоторым изменившим мир представлениям о природе времени.

Тем не менее, реально время или нет, его измерение, все же, стало жизненно важным для нас. На протяжении веков люди придумывали различные творческие методы хронометража, от самых простых солнечных часов до атомных часов. Ниже представлены различные способы измерения времени, некоторые из них новейшие, а некоторые также стары, как само время.


Солнце


Как определяется время


Звезды

Как определяется время

Песочные часы


Как определяется время

Водяные часы

Как определяется время

Механические часы


Как определяется время

Необычные часы


Как определяется время

Наручные часы

Как определяется время


Однако, по мере развития 21 века, вездесущие наручные часы, могут постепенно кануть в лету, поскольку сейчас мы чаще всего проверяем время, глядя на монитор компьютера, мобильного телефона или дисплея МР3-плеера. Однако, все же неформальный опрос нескольких тысяч людей показал, что большинство из них не собираются отказываться от своих наручных часов.


Кварцевые часы

Как определяется время

Атомные часы

Как определяется время


Как определяется время

Календари

Как определяется время


Христианский, или григорианский календарь, один из наиболее популярных сегодня, опирается на солнце. Исламский календарь использует фазы луны, еврейские и китайские календари полагаются на сочетание обоих этих методов.

В григорианском календаре, день – это время, прошедшее от одного восхода солнца до следующего, или же один полный оборот Земли вокруг своей оси. Месяц, по григорианскому календарю, это приблизительно 29,5 дней, что является одним полным циклом фаз Луны, а год – это 364,24 дня, или время, необходимое для того, чтобы Земля сделала полный круг по орбите Солнца.


Источник: www.infoniac.ru

Разговоры на тему летнего, зимнего, поясного, местного, астрономического времени сподвигли меня на этот пост. Расскажу и покажу, как рассчитать местное время. Вы узнаете, что такое поясное время. Тут будет немного теории и истории. И не будет медицины и физиологии, а также оставлю в стороне политические и экономические взгляды на данный вопрос. Я не медик, не экономист и уж тем более не политик, я – судоводитель.
Посему одна из наук необходимых для судовождения даже в наше время – мореходная астрономия мне хорошо знакома.
[Мореходная астрономия]Мореходная астрономия позволяет контролировать место судна по наблюдениям небесных светил.


бесные же светила непрерывно перемещаются и, чтобы определить их место в данный момент, необходимо знать законы их движения, изучаемые в астрономии. Это же относится и к искусственным спутникам Земли. Мореходная астрономия, кроме того дает сведения о службе времени и различных явлениях происходящих на Земле (восходы/закаты, освещенность, затмения и т.п.) и во Вселенной.
Основными задачами, решаемыми мореходной астрономией, являются:
— определение места в море по наблюдениям светил;
— определение поправок приборов направления (компасов);
— обеспечение службы времени.
Вспомогательные задачи:
— определение освещенности;
— кульминации светил и т.п.

Вот теперь мы и подошли к теме времени. Понятно, что человечество приняло за единицу времени одни сутки — за это время Земля совершает один оборот вокруг своей оси, или промежуток времени от восхода и до восхода Солнца. Потом этот отрезок времени поделили на 24 и получили – 1 час. Так как один оборот — это 360 градусов, то получаем, что 1 час это 15 градусов вращения Земли вокруг своей оси (видимого движения Солнца), а один градус движения Солнца (вращения Земли) — 4 минуты принятого землянами времени.
И не будем усложнять задачу знаниями о том, что:
— вращение Земли замедляется на 0.00023 секунды в столетие;
— случайные скачкообразные изменения скорости вращения Земли (их отмечено несколько, одно — в 1920 г.


0,000000045 с);
— величина истинных солнечных суток в течение года меняется в среднем на 59,14 с;
— год не 365 дней, а 365,2422 дней.

Поэтому — для обсуждения темы сна-отдыха-работы и перевода часов мы не будем говорить об истинном солнечном и звездном временах (астрономических). Будем лишь оперировать средним солнечным временем, принятым для времяисчисления на Земле. Когда длина суток рассчитана не из одних суток, а в среднем за 1 год.
Местное время — время наблюдателя на данном меридиане, а т.к. меридианов бесчисленное множество, то и местных времен — бесчисленное множество. Но у всех наблюдателей на одном меридиане — одно местное время.
Гринвичское время — местное время наблюдателя стоящего на Гринвичском меридиане.
Т.к. Гринвичский меридиан принят за начало отсчета долготы на Земном шаре, то местное время отличается от Гринвичского ровно на долготу места, переведенную из угловой меры во временную из расчета 360 градусов = 24 часам.
Есть поговорка:
"Longitude west, Greenwich time best.
Longitude east, Greenwich time least".
Что в произвольном переводе означает, с восточной долготой у вас время больше, чем на Гринвиче, а с западной долготой — меньше Гринвичского.

Как определяется время

Но есть маленький фокус — на 12-м центральном меридиане долгота 180 градусов, и одна часть его пояса в восточном полушарии, а вторая — в западном. Время на часах жителей этого пояса одинаковое, но число на календаре у жителей восточного и западного полушария разное и отличается на 1 день. У жителей западного полушария еще вчера, по сравнению с нами — жителями восточной части Земли. И меридиан это называют — линией перемены дат.

При такой структуре поясов, поясное время не может отличаться от местного больше чем на 30 минут. Однако теоретические границы поясов соблюдаются лишь в морях, океанах и малообитаемых районах. Фактически границы поясов определяются правительствами стран с учетом административных, географических и экономических особенностей.

Декретное время. С целью экономии электроэнергии на вечернем освещении часы на территории СССР были поставлены на 1 час вперед от поясного времени. Первоначально это время вводилось только летом (летнее время), но декретом в 1931 оставлено постоянно. Т.е декретное время это поясное время 1 час.

Как определяется время

Летнее время. В ряде стран перевод часов на 1 час вперед (иногда на 2 ч) осуществляется только на лето. В СССР летнее время ( 1 час к декретному или 2 часа к поясному) было введено в 1980 году. Дальнейшую игру со временем и часовыми поясами в нашей стране описывать не буду — все знают.
Нынче у нас страна на часовые пояса разделена вот таким образом.

Как определяется время

Теперь немного практики. Как посчитать кульминацию Солнца (т.е. полдень) данного места.
Для этого необходимо определить долготу места. Ее можно взять:
— с карты местности;
— используя программу "Google Планета Земля" (Google Earth), где тыкнув курсор на нужное место, получим координаты — широту и долготу;
— с навигатора или другого гаджета,
— можно тут http://weatherandtime.net/ru/Europe/United-Kingdom/Greenwich-time.html

Полученную долготу (чтобы не мелочиться берем только целое число градусов) переводим в часы и минуты из расчета 15 градусов — 1 час, 1 градус — 4 минуты. Делаем небольшое допущение, что Солнце проходит свою верхнюю кульминацию (полдень) около 12.00 местного времени (на самом деле – 12.00 плюс минус около 15 мин).
Теперь от 12ч 00 мин вычитаем (для восточного полушария, а для западного прибавляем) полученное значение долготы в часах и минутах. Получаем Гринвичское время полдня на данном меридиане (долготе). Дальше — прибавляем разницу на ваших часах с Гринвичским (UTC, всемирным) временем для восточного полушария (и отнимаем, если считаем западное полушарие).
Спросите: "А где узнать Гринвичское время?" Отвечу — это сегодняшнее московское минус 4 часа (сегодня 3 февраля 2013 года, а то у нас не знаешь, что будет со временем завтра).

Пример: долгота восточная 33 градуса, время московское, т.е. Гринвич 4 ч.

Долготу переводим в часы:
— 33/15=2,2 значит 2 часа
— 2,2-2=0,2
— 0,2*60=12 значит 12 минут
— долгота 33 градуса выраженная в часах — 2 ч 12 м.

Определяем время нашего местного полдня по Гринвичу:
12ч00м — 2ч12м = 9ч48м

Добавляем разницу часов (что на руке или рядом) с Гринвичем:
9ч48м + 4ч = 13ч 48 м.
Это и есть время полдня по нашим часам (что на руке или рядом) в месте с долготой 33 градуса восточного полушария (помним — с точностью 30 минут, т.к. Солнце не всегда в 12.00 находится в верхней кульминации). Для точного подсчета судоводители используют астрономические таблицы.

Теперь поясное время. Надо перевести долготу места в часы и округлить до ближайшего часа.
Например: долгота 142,9 град Восточная.
142,9/15=9,526
Значит 10-й восточный часовой пояс. Т.е. на 10 часов больше чем на Гринвиче.

Несколько слов о восходе Солнца. На Экваторе Солнце всегда восходит около 6 часов утра по местному времени, соответственно заходит в районе 18 часов. Дальше на Север или Юг время восхода и захода Солнца зависит от широты места и времени года. Но в дни весеннего и осеннего равноденствия на всех широтах Солнце восходит и заходит, как на Экваторе – около 6 и 18 часов местного времени.
На примере Санкт-Петербурга и всех мест на широте 60 градусов северной широты. Время местное:
20 марта восход в 6 ч заход в 18.15
21 июня восход в 2 ч 36 м заход в 21.28
22 сентября восход в 5 ч 45 м заход в 18 часов
21 декабря восход в 8 ч 5 м заход в 14.55

Использовал: «Мореходная астрономия» Б.И. Красавцев (Москва «Транспорт» 1986), МАЕ 2012.

Источник: dmitry-v-ch-l.livejournal.com

Время, не только по Гринвичу

Правообладатель иллюстрации Getty Images

Считается, что первыми на Земле рассвет нового дня встречают в Японии, именно поэтому ее назвали Страной восходящего солнца. Однако во Владивостоке утро по Гринвичу наступает на час раньше, чем в Токио.

Острова Ратманова (Россия) и Крузенштерна (США) разделены всего четырьмя километрами. Но согласно часовым поясам их разделяет 21 час: если на острове Ратманова полдень понедельника, то на острове Крузенштерна — еще воскресенье, 3 часа пополудни.

В маленьком посёлке Раякоски, который расположен на границе Финляндии, Норвегии и России, встречаются сразу три часовых пояса: когда в России полдень, в Финляднии — 11 часов утра, а в Норвегии — 10.


Первые расписания движения поездов бодро уведомляли пассажиров: «Лондонское время на 4 минуты опережает время в Рединге и на 7 с половиной минут в Сайренчестере» и так далее, что окончательно запутывало пассажиров.

Но, что было более серьезно, путались машинисты и стрелочники, и это увеличивало риск столкновений.

Поэтому вскоре на железных дорогах Британии было введено так называемое «железнодорожное время», которое соответствовало времени по Гринвичу, устанавливаемому знаменитой одноименной обсерваторией.

Правообладатель иллюстрации Getty Images
Image caption Железнодорожные компании весьма серьезно относились к точному времени

Власти некоторых городов быстро осознали полезность стандартизации времени. Другие сопротивлялись насаждаемым из центра изменениям, называя местное время «правильным».

В течение многих лет глава прихода в Эксетере отказывался перевести стрелки на соборных часах.

На самом деле, нет такого понятия. как «правильное время». Это сравнимо с тем, как определяется стоимость денег — их традиционная ценность проистекает из общепринятой целесообразности.

Проблема с долготой

Но тем не менее, есть такое понятие, как точное время. И начало этому было положено в 1656 году голландцем по имени Христиан Гюйгенс.

Разумеется, часы существовали и до него. В Древнем Египте и у ассирийцев были водяные часы. Использовали также и пометки на свечах, чтобы отмечать время.

Но даже самые точные по тем временам приборы имели погрешность до 15 минут в день.

Для монаха, приступающего к очередной молитве, это было несущественно. Но была одна важная отрасль человеческой деятельности, где точное время имело огромную экономическую значимость: мореплавание.

Правообладатель иллюстрации Alamy
Image caption Маятник Гюйгенса был в 60 раз более точным, чем какие бы то ни было другие приборы отсчета времени, но и он отставал

Наблюдая за угловой высотой солнца над горизонтом, моряки вычисляли широту, а именно, где они находились по оси Север-Юг, Но вот долготу — местонахождение по оси Восток-Запад — им приходилось угадывать.

Ошибки могли, и зачастую приводили к тому, что суда оказывались за сотни морских миль от того места, куда их предположительно направляли шкиперы, иногда — с катастрофическими последствиями.

Так в чем же важность точного времени? Если вы знаете, когда точно полдень по Гринвичу, или в любой другой точке отсчета, то, наблюдая за солнцем, вы можете рассчитать разницу во времени и, соответственно, расстояние.

Маятник Гюйгенса был в 60 раз более точным, чем любой прибор измерения времени, но даже 15 секунд отставания в день набегают в более существенную погрешность в течение длительных морских переходов. Маятники раскачиваются не очень равномерно в условиях качки.

Правители морских держав осознавали важность проблемы с долготой: король Испании объявил награду за ее решение еще за 100 лет до появления маятника Гюйгенса.

Любопытно, что только после объявления сходной награды британским правительством, удалось сдвинуть дело с мертвой точки: в конце XVIII века после долголетних усовершенствований англичанин Джон Гаррисон создал прибор, погрешность которого составляла всего несколько секунд в день.

Правообладатель иллюстрации Alamy
Image caption Морской хронометр, изобретеннный Джоном Гаррисоном, решил проблему с долготой

В конце концов, в мире все таки было принято то самое «правильное» время, по поводу которого так упорствовал приходской священник в Эксетере: время в формате UTC, или Всемирное координированное время, со специально оговореннными часовыми поясами.

Как правило, в этих зонах соблюдается правило устанавливать полдень в соответствии с положением солнца в наивысшей точке небесной сферы. Но не всегда.

С тех самых пор, как Мао Цзэдун упразднил 5 часовых поясов в Китае и перевел всю страну на пекинское время, часы у жителей Тибета или Синьцзяна бьют полдень на рассвете.

Почему так важны миллисекунды

Со времен Гюйгенса и Гаррисона часы становились все более и более точными. Всемирное координированное время определяется по атомным часам, которые в качестве периодического процесса используют колебания на уровне атомов с точностью до секунды в каждые сто миллионов лет.

Но нужна ли такая точность? Мы не планируем нашу утреннюю поездку на работу до миллисекунды, а точные наручные часы всегда были скорее символом престижа, нежели практической необходимости.

Больше 100 лет, еще до того как часовые позывные стали транслироваться по радио, представители семьи Бельвилль зарабатывали на жизнь тем, что каждое утро отмечали время по Гринвичу, а затем продавали его по всему городу за небольшую плату. Их клиентами были, в основном, часовщики, для которых точное соответствие их товара времени по Гринвичу было делом чести.

Но в некоторых случаях миллисекунды имеют огромное значение, например, на фондовом рынке, где можно заработать состояние, воспользовавшись спекулятивной возможностью на мгновение раньше конкурентов.

Правообладатель иллюстрации Getty Images
Image caption Система GPS революционизировала навигацию

А недавно финансисты подсчитали, что выгоднее потратить 300 млн долларов на прокладку оптоволоконного кабеля в горных породах между Нью-Йорком и Чикаго, чуть-чуть выпрямив его маршрут. Это ускорило связь между биржами двух городов на три миллисекунды.

На глобально принятом точном времени работают компьютеры и системы коммуникации. Но самым важным важным последствием введения в действие атомных часов — как в прошлом точного времени для поездов и морских судов — стало их использование для путешествий.

Сегодня никто не использует для навигации угол наклона солнца к горизонту. У всех теперь есть спутниковая система навигации.

Даже самые простые смартфоны могут показать ваше местоположение, используя спутниковый сигнал: поскольку известно, где каждый спутник находится в данный момент времени на орбите, возможно методом триангуляции определить ваше местоположение на Земле.

Эта технология революционизировала все способы передвижения — от мореплавания до авиации, не говоря уже о картографии или альпинизме. Но все это работает только при условии, что спутники находятся в согласии между собой относительно точного времени.

Спутники GPS, как правило, несут на борту не менее 4 атомных часов, сделанных из цезия или рубидия. Гюйгенсу или Гамильтону такое и не снилось. Тем не менее, и здесь есть погрешности в несколько метров в определении точного местоположения — в результате помех по мере прохождения сигнала через атмосферу Земли.

Именно поэтому машины без водителя не могут обойтись без датчиков наряду с системой GPS. На дорогах несколько метров могут иметь решающее значение.

Часы, тем временем, продолжают совершенствоваться.

Недавно ученые разработали часы на основе элемента под названием иттербий, которые не потеряют и сотой доли секунды до того времени, как наше Солнце погаснет и поглотит Землю через 5 млрд лет.

Как эта дополнительная точность сможет трансформировать экономику и нашу жизнь? Время покажет.

Источник: www.bbc.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.